專利名稱：一種灌電流和拉電流產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏置電流源，尤其是一種灌電流和拉電流產(chǎn)生電路，它是一種溫度系數(shù)較低的偏置電流源，工作時，可以獲得較小溫度系數(shù)的輸出電流值。
背景技術(shù)：
在各類集成電路片上系統(tǒng)中，例如電源管理芯片、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，偏置電流源為系統(tǒng)的各個模擬模塊提供適當?shù)钠?，成為系統(tǒng)不可缺少的一部分?；谄蠎?yīng)用的需求，基準電流源應(yīng)該不隨溫度、電壓和各種工藝參數(shù)的變化而變化。由于目前大規(guī)模電路一般都采用CMOS工藝，為了實現(xiàn)系統(tǒng)集成，基于CMOS工藝的電流源成為整個電路的一個核心模塊?，F(xiàn)有的偏置電路大都采用自偏置電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖1 (a)是一個基準電壓源電路，從基準電壓源中自偏置部分直接獲取輸出偏置電流(M6支路)，這種方法比較簡單易行，但是精度不高，同時由于M6拷貝M5支路的電流，很顯然具有正溫度系數(shù)，輸出偏置電流會隨著應(yīng)用環(huán)境的溫度不同而發(fā)生變化；圖1 (b)是一種自偏置電路，這種偏置電路可以提供相對穩(wěn)定的電流，不過由于CMOS器件的閾值電壓和遷移率以及電阻存在一定的溫度系數(shù)，因此偏置電流也存在一定的溫度系數(shù)。對于一些對電流精度和溫度特性要求很高的電路中，傳統(tǒng)的偏置電路不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種灌電流和拉電流產(chǎn)生電路，其目的在于設(shè)計一種對電源電壓變化和溫度變化的敏感程度都很小的高穩(wěn)定性偏置電路。本發(fā)明利用電路中已有的基準電壓 Vref的高穩(wěn)定性低溫漂的特性，獲得高穩(wěn)定性低溫漂的偏置電流。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種灌電流和拉電流產(chǎn)生電路，其特征是，包括 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將基準電壓Vref轉(zhuǎn)換成電流11，產(chǎn)生第一偏置電壓Vb 1 ； 穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路，用來獲得高穩(wěn)定性的偏置電流，產(chǎn)生第二偏置電壓Vb2 ； 拉電流輸出電路，利用PMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生PMOS拉電流的輸出支路；
灌電流輸出電路，利用NMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生NMOS灌電流的輸出支路； 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括1個PMOS管Ml、1個NMOS管M2和1個電容Cl ；電容Cl連接在輸入基準電壓Vref和公共地之間，NMOS管M2的柵極連接基準電壓Vref，源極連接公共地，NMOS管M2的漏極與PMOS管Ml的漏極、柵極共同連接第一偏置電壓Vbl，PMOS管Ml 的源極連接供電電源Vdd;
穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路包括3個PMOS管M3、M5、M6、2個NMOS管M4、M7和2個電阻 RU R2，電阻Rl和R2分別具有相反的溫度系數(shù)；PMOS管M3、M5和M6的源極共同接供電電源Vdd，PMOS管M3的柵極連接電壓-電流轉(zhuǎn)換電路中的第一偏置電壓Vbl，PMOS管M3和 NMOS管M4的漏極共同連接NMOS管M7的柵極，PMOS管M4和NMOS管M7的源極接公共地， NMOS管M4的柵極與PMOS管M5的漏極共同連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端與電阻R2 串聯(lián)后接公共地，PMOS管M5柵極和M6的柵極、漏極共同連接第二偏置電壓Vb2并與NMOS管M7的漏極相連；
拉電流輸出電路包括η個PMOS管Ρ1-Ρη，η是正整數(shù)，PMOS管Pl-Pn的源極共同連接供電電源Vdd，PMOS管Pl-PnW柵極共同連接穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓Vb2， PMOS管Pl-PnW漏極信號分別為Vp (lTVp (n)，PMOS管Pl-PnW漏極均作為輸出端，分別提供拉電流Ip (1) Ip (n)；
灌電流輸出電路包括1個PMOS管M8、1個匪OS管M9、m個匪OS管附 Nm，m是正整數(shù)， PMOS管M8的源極連接Vdd，PM0S管M8的柵極連接穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓Vb2，PMOS管M8的漏極與NMOS管M9的漏極相連，NMOS管M9的源極與NMOS管附 Nm 的源極均接公共地，NMOS管M9和NMOS管附 Nm的柵極共同連接NMOS管M9的漏極，NMOS 管附 Nm的漏極信號分別為Vn (l)>n (m)，NM0S管附 Nm的漏極均作為輸出端，分別提供灌電流In (1) In (m)0本發(fā)明的優(yōu)點及顯著效果
(1)本發(fā)明電路直接采用系統(tǒng)中存在的基準電壓Vref，利用Vref的高精度和低溫漂的特點，獲得同樣高精度和低溫漂的偏置電流，解決了一些電路設(shè)計中對偏置電流精度和溫度系數(shù)高要求的問題。(2)本發(fā)明電路可以同時輸出η路拉電流(η為正整數(shù)，應(yīng)用在規(guī)模較大的整體電路中，有多少條支路需要電流，這里的η就可以取多少)和m路灌電流(m為正整數(shù)，應(yīng)用在規(guī)模較大的整體電路中，有多少條支路需要電流，這里的m就可以取多少)，滿足各種系統(tǒng)對偏置電流的需要，m與η可以相等也可以不相等。(3)本發(fā)明電路具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、所需供電源較低的特點。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)電路；
圖2是本發(fā)明電路的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本發(fā)明電路的具體電路圖。
具體實施例方式參看圖2，3，本發(fā)明包括電壓-電流轉(zhuǎn)換電路1，它包括PMOS管Ml、NMOS管Μ2和電容Cl，電容Cl接在輸入基準電壓Vref和公共地之間，NMOS管Μ2的柵極接基準電壓Vref， 源極接公共地，漏極與PMOS管Ml的漏極、柵極共同接于第一偏置電壓Vbl，PM0S管Ml的源極接供電電源Vdd。穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路2包括PMOS管M3、M5和M6、NMOS管M4、M7和電阻R1、 R2，PMOS管M3、M5和M6的源極共同接供電電源Vdd，PMOS管M3的柵極接電壓-電流轉(zhuǎn)換電路1中的第一偏置電壓Vbl，PMOS管M3和NMOS管M4的漏極共同接于NMOS管M7的柵極，PMOS管M4和NMOS管M7的源極接公共地，NMOS管M4的柵極與PMOS管M5的漏極共同接于電阻Rl的一端，Rl的另一端與電阻R2串聯(lián)后接公共地，PMOS管M5柵極和M6的柵極、漏極共同接于第二偏置電壓Vb2并與NMOS管M7的漏極相連，電阻Rl和R2分別具有相反的溫度系數(shù)。拉電流輸出電路3包括η個(η是正整數(shù))PMOS管Ρ1_Ρη，這η個PMOS管的源極共同接于供電電源Vdd，柵極共同連接于穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路2中的第二偏置電壓Vb2，這 n個PMOS管的漏極信號分別為Vp (lTVp (n)，每個PMOS管的漏極作為輸出端，提供拉電 流Ip (1) Ip (n)；
灌電流輸出電路4由PMOS管M8、NM0S管M9及m個(m是正整數(shù))NMOS管m Nm，PMOS 管M8的源極接Vdd，柵極接于穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路2中的第二偏置電壓Vb2，漏極與NMOS 管M9的漏極相連，m個NMOS管的源極接公共地，NMOS管M9和m Nm的柵極共同連接于M9 的漏極，NMOS管m Nm的漏極信號分別為Vn (l)>n (m)，每個NMOS管的漏極作為輸出 端，提供灌電流In (1) In (m)0本發(fā)明電路的工作原理利用輸入基準電壓Vref的高穩(wěn)定性低溫漂的特點，產(chǎn)生 同樣穩(wěn)定的NMOS管M4柵電壓Vg4，Rl和R2分別采用相反溫度系數(shù)的電阻( 設(shè)計為正溫 度系數(shù)電阻，則R2設(shè)計成負溫度系數(shù)電阻；相反，Rl負溫度系數(shù)，則R2正溫度系數(shù))，通過 電阻Rl和R2的溫度補償，獲得低溫漂的穩(wěn)定電流13，通過PMOS管Pl>n，拷貝穩(wěn)定偏置電 流產(chǎn)生電路2中的穩(wěn)定電流，獲得高穩(wěn)定性和低溫漂的拉電流Ip (lTlp (n);再通過灌電 流和拉電流的轉(zhuǎn)換，形成高穩(wěn)定性和低溫漂的灌電流h (D^In (m)0這些輸出拉電流和 灌電流可以提供給電路系統(tǒng)中所需要的其他支路。Vref是輸入基準電壓，具有隨電源電壓 變化波動小、低溫漂的特點，根據(jù)MOS管電流方程，可以獲得
權(quán)利要求
1. 一種灌電流和拉電流產(chǎn)生電路，其特征是，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將基準電壓Vref轉(zhuǎn)換成電流11，產(chǎn)生第一偏置電壓Vb 1 ； 穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路，用來獲得高穩(wěn)定性的偏置電流，產(chǎn)生第二偏置電壓Vb2 ； 拉電流輸出電路，利用PMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生PMOS拉電流的輸出支路； 灌電流輸出電路，利用NMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生NMOS灌電流的輸出支路； 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括PMOS管Ml、NMOS管M2和電容Cl ；電容Cl連接在輸入基準電壓Vref和公共地之間，NMOS管M2的柵極連接基準電壓Vref，源極連接公共地，NMOS管 M2的漏極與PMOS管Ml的漏極、柵極共同連接第一偏置電壓Vbl，PM0S管Ml的源極連接供電電源Vdd ；穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路包括PMOS管M3、M5、M6、NMOS管M4、M7和電阻Rl、R2，電阻 Rl和R2分別具有相反的溫度系數(shù)；PMOS管M3、M5和M6的源極共同接供電電源Vdd，PMOS 管M3的柵極連接電壓-電流轉(zhuǎn)換電路中的第一偏置電壓Vbl，PMOS管M3和NMOS管M4的漏極共同連接NMOS管M7的柵極，PMOS管M4和NMOS管M7的源極接公共地，NMOS管M4的柵極與PMOS管M5的漏極共同連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端與電阻R2串聯(lián)后接公共地，PMOS管M5柵極和M6的柵極、漏極共同連接第二偏置電壓Vb2并與NMOS管M7的漏極相連；拉電流輸出電路包括η個PMOS管Ρ1-Ρη，η是正整數(shù)，PMOS管Pl-Pn的源極共同連接供電電源Vdd，PMOS管Pl-PnW柵極共同連接穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓Vb2， PMOS管Pl-Pn的漏極分別輸出拉電流；灌電流輸出電路包括PMOS管M8、NMOS管M9、m個NMOS管m Nm，m是正整數(shù)，PMOS管 M8的源極連接Vdd，PMOS管M8的柵極連接穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓Vb2， PMOS管M8的漏極與匪OS管M9的漏極相連，匪OS管M9的源極與匪OS管N廣Nm的源極均接公共地,匪OS管M9和匪OS管附 Nm的柵極共同連接匪OS管M9的漏極，匪OS管Nl Nm 的漏極分別輸出灌電流。
全文摘要
一種灌電流和拉電流產(chǎn)生電路，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將基準電壓Vref轉(zhuǎn)換成電流I1，產(chǎn)生第一偏置電壓Vb1；穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路，用來獲得高穩(wěn)定性的偏置電流，產(chǎn)生第二偏置電壓Vb2；拉電流輸出電路，利用PMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生PMOS拉電流的輸出支路；灌電流輸出電路，利用NMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生NMOS灌電流的輸出支路。本發(fā)明直接采用系統(tǒng)中存在的基準電壓Vref，利用Vref的高精度和低溫漂的特點，獲得同樣高精度和低溫漂的偏置電流，解決了一些電路設(shè)計中對偏置電流精度和溫度系數(shù)高要求的問題。
文檔編號G05F3/16GK102520757SQ201110448349
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者夏曉娟, 方玉明, 郭宇鋒, 陳德媛 申請人:南京郵電大學